基于ZYNQ的大面阵智能融合相机设计

发布时间：2020-11-11 21:20

　　 随着遥感技术在人们生活的各个领域应用越来越广泛,人们越来越关注遥感技术的发展,作为遥感技术最重要的组成部分——遥感图像的采集和处理也一直是人们研究的重点。本文针对遥感成像技术设计了一个大面阵成像系统用于遥感成像,同时针对大面阵高分辨率遥感图像处理数据多、存储难度高的问题,研究了基于压缩感知的遥感图像融合算法并完成算法在所设计的相机系统的移植工作,具体工作如下:(1)大面阵遥感成像系统设计:相机以大面阵探测器CMV20000为图像获取来源,探测器的分辨率为5120*3840,满分辨率最高达30帧每秒,符合遥感成像的大面阵高分辨率特性。相机控制器采用Xilinx Zynq-7000系列的XC7Z020芯片进行探测器驱动设计和算法嵌入式移植。本次硬件设计成功实现CMV20000的前端驱动,完成了前端驱动板设计,软件设计完成了对图像的采集、校正、缓存和输出,将采集的图像通过HDMI接口输出到显示屏。(2)基于压缩感知的遥感图像融合算法设计:本文算法以高分辨率全色图像(简称PAN)和低分辨率多光谱图像(简称MS)融合为课题,提出了一种基于压缩感知的NSCT图像融合方法。该算法先和传统的压缩感知做比较,本文从参数AG、IE、MI和QAB/F和CC五个方面对算法的结果做出了评价,评价结果均高于传统压缩感知融合算法,然后以40%采样的本算法和完全采样的NSCT和DWT相比较,算法可以在40%的采样率的情况下获取约20%的时间缩减,同时实现效果相当的融合效果,具备相当的应用价值。最后在本文搭建的相机平台上成功实现了算法移植。
【学位单位】：中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所)
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP751;TB852.1
【部分图文】：

第 2 章 硬件系统设计1 硬件系统目标结构本文的硬件平台开发是为了完成图像的采集、存储、处理和传输，同时完成像和算法处理的过程。同时由于本文算法处理的对象是遥感图像，因此对图像分辨率要求较高。所以平台搭建要满足以下几个基本要求：) 所选用传感器要满足大面阵需求，支持遥感图像成像；) 控制器要满足对外部探测器的控制需求，支持大容量数据存储读取；) 平台需要具备较强的计算能力，能够满足算法的计算需要；) 尽量保证系统简洁，数据不用在多系统之间流动，保证数据的稳定性。根据以上几个硬件系统的搭建准则，本次硬件平台的目标硬件系统框架如下所示。

第 2 章 硬件系统设计CMV20000 传感器结构如图 3.2 所示。内部的序列发生器为需要的信号。图像的像素值从传感器的像素整列中按行读出，每经过前端的 ADC 增益放大，增益放大的倍数可以通过寄存器配数字信号就通过多个差分通道读出。每个差分通道读出 640 列的器的上下两端都有 AFE 和差分输出通道，因此每个 640 列的数组差分通道输出，每次同时读出两行数据当 16 个通道都打开时输出可以通过寄存器配置实现选定行之内的数据输出，实现开

基于 ZYNQ 的大面阵智能融合相机设计 和ARM 之间的一种新型芯片。Zynq 有两部分组成：由双核ARM C处理器和单独的可编程逻辑部分，也可以简化为 PS 和 PL 两部分S 部分主要完成的是复杂的逻辑运算，例如算法设计，DMA 存储、口的驱动等。PS 部分的设计均是采用的 C 语言设计，相较于传统的计，在逻辑设计上更加的简洁、方便，简化软件设计的复杂度。然入式系统底层驱动不好开发的弊病，芯片本身也自带有 PL 部分，口和逻辑设计完全遵守传统的 FPGA 设计开发原则，使开发者能灵加其他的外置接口功能。PL 和 PS 部分主要通过 AXI 总线进行数S 部分可以直接调用配置 PL 的部分接口。面想是 Zynq 的详细片上资源结构如下图所示
【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 韩向清;刘德虎;匡华星;;目标在面阵间运动的数据处理方法研究[J];雷达与对抗;2017年03期

2 周艳阳;王李宁;;微波暗室面阵结构设计新方案[J];电子机械工程;2010年04期

3 胡永生;陈钱;顾国华;钱惟闲;;基于扫描面阵的红外预警系统及其探测性能分析[J];红外技术;2008年02期

4 蒋洁民;仲永龙;腾维元;;重视发挥背敌面阵地的作用[J];国防;1990年06期

5 张长青;;用延时器将面阵转为体阵波束赋形的研究[J];移动通信;2012年S2期

6 张长青;;面阵体阵波束赋形及小型化研究[J];移动通信;2012年20期

7 姚睿;丁胜晖;李琦;王骐;;2.52THz面阵透射成像系统改进及分辨率分析[J];中国激光;2011年01期

8 方勇;胡海彦;江振治;;一种多面阵航测相机实验室标定及系统几何校正方法[J];测绘通报;2017年S1期

9 叶钊;王超;董小静;朱军;;面阵电荷耦合器件的辐射性能函数（英文）[J];激光与光电子学进展;2014年08期

10 赵宝玮;相里斌;吕群波;张桂峰;刘玖;;机械快门对大面阵滤光片型多光谱相机成像的影响及改进[J];光谱学与光谱分析;2013年07期

相关博士学位论文 前10条

1 王慧;面阵CCD航测相机成像模型与处理技术[D];解放军信息工程大学;2006年

2 杨龙;红外面阵搜索系统关键技术研究[D];中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所);2017年

3 王义坤;面阵摆扫宽幅成像技术研究[D];中国科学院研究生院(上海技术物理研究所);2015年

4 龚学艺;空间大面阵凝视成像若干关键技术研究[D];中国科学院研究生院（上海技术物理研究所）;2014年

5 余达;面阵CCD高速成像电路技术研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2012年

6 张宇;宽视场大面阵CCD相机图像采集与处理系统研究[D];中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）;2010年

7 姜燕冰;面阵成像三维激光雷达[D];浙江大学;2009年

8 常学立;静止轨道高分辨率面阵相机几何处理关键技术研究[D];武汉大学;2015年

9 张驰;小面阵三维成像激光雷达原理样机[D];中国科学院大学(中国科学院上海技术物理研究所);2017年

10 郑鹏;面阵传感圆柱度非接触测量方法及评定技术研究[D];上海大学;2009年

相关硕士学位论文 前10条

1 马远征;国产大面阵航测相机DMZⅡ摄影数据快速处理技术[D];长安大学;2018年

2 李静;微纳CT面阵CCD探测器数据采集与传输系统研制[D];重庆大学;2018年

3 肖梦楠;基于面阵CCD的偏振低相干干涉系统及解调方法研究[D];天津大学;2018年

4 崔子豪;珠海一号面阵视频卫星条带影像拼接处理研究[D];武汉大学;2018年

5 万鹏;基于ZYNQ的大面阵智能融合相机设计[D];中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所);2018年

6 郭磊;焦面阵成像方法与系统仿真研究[D];电子科技大学;2009年

7 郑勇健;等六边形面阵自适应波束形成研究[D];沈阳理工大学;2008年

8 孙士越;用于实时三维超声成像的面阵探头设计与研究[D];华中科技大学;2015年

9 费小亮;基于红外面阵扫描系统的弱小目标检测[D];南京理工大学;2016年

10 李艳艳;基于幅度加权的面阵波束指向性研究[D];西北大学;2010年

本文编号：2879760